EP3365120A1 - Verfahren und vermessungssystem zum vermessen eines bewegbaren objektes - Google Patents

Verfahren und vermessungssystem zum vermessen eines bewegbaren objektes

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EP3365120A1
EP3365120A1 EP16779123.5A EP16779123A EP3365120A1 EP 3365120 A1 EP3365120 A1 EP 3365120A1 EP 16779123 A EP16779123 A EP 16779123A EP 3365120 A1 EP3365120 A1 EP 3365120A1
Authority
EP
European Patent Office
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light beams
sensor field
penetration depth
light
image
Prior art date
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Application number
EP16779123.5A
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English (en)
French (fr)
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EP3365120B1 (de
Inventor
Torsten Müller
Thomas Haschke
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SMS Group GmbH
Original Assignee
SMS Group GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by SMS Group GmbH filed Critical SMS Group GmbH
Publication of EP3365120A1 publication Critical patent/EP3365120A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3365120B1 publication Critical patent/EP3365120B1/de
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Anticipated expiration legal-status Critical

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/64—Devices characterised by the determination of the time taken to traverse a fixed distance
    • G01P3/68—Devices characterised by the determination of the time taken to traverse a fixed distance using optical means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/68—Camber or steering control for strip, sheets or plates, e.g. preventing meandering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B39/00—Arrangements for moving, supporting, or positioning work, or controlling its movement, combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B39/14—Guiding, positioning or aligning work
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/2433—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures for measuring outlines by shadow casting
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V8/00—Prospecting or detecting by optical means
    • G01V8/10—Detecting, e.g. by using light barriers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B38/00—Methods or devices for measuring, detecting or monitoring specially adapted for metal-rolling mills, e.g. position detection, inspection of the product

Definitions

  • the invention relates to a method and a surveying system for measuring a movable object, for example, a side guide for casting strands in a metallurgical casting or rolling plant. Moreover, the invention relates to such a casting or rolling plant.
  • Laser-assisted methods and systems for measuring objects are generally known in the prior art, for example from US patent application US 2005/0057743 A1 or Korean patent application KR 10 2004 0045566.
  • German patent application DE 10 201 1078 623 A1 discloses a method and a device for determining the position of a roll in a rolling mill.
  • the measuring device disclosed therein uses a light source for emitting a light beam in the form of a collimated light beam. Such a light beam is required to irradiate a defined area of the mirror when the light beam impinges on a mirror on the roller to be measured in such a way that a defined reflected light beam can reach a receiver device.
  • Receiver device is a two-dimensional receiver, which is designed to receive the receiving light beam dissolved two-dimensionally. Furthermore, an evaluation device is provided, which evaluates the image received by the receiver device of the light beam.
  • the invention has for its object to provide an alternative method and alternative surveying system for measuring a movable object, which is characterized by very simple and time-saving handling.
  • At least one light source for emitting parallel light beams spanning a spatial area; Retracting the object with at least one component of movement transversely to the direction of the light beams in the space area spanned by the light beams so that individual ones of the emitted light beams make their way to one another
  • Receiving device are influenced by the object
  • the light source according to the invention is preferably a
  • Laser light source because such a laser light source by itself brings the essential feature of the invention of the emission of parallel light rays with it.
  • the required parallelism of the light beams can also be produced by means of a suitable optical system, in particular a condenser lens.
  • light rays affected by the object means that the light rays emitted by the light source are interrupted by the object and either absorbed, deflected or reflected onto the receiving device by the object influenced light rays ", without interruption by the object, possibly after reflection by a device other than the object, from the light source to the receiving device.
  • the sensors of the sensor field which are associated with the light beams emitted but influenced by the object are those
  • the resolution of the sensor field is represented by the known distances of the sensors of the sensor field.
  • the method according to the invention offers the advantage that all desired information for measuring the object can be determined in a simple manner by evaluating the image.
  • the evaluation of the image can preferably be fully or semi-automatic, which advantageously significantly simplifies the application of the method to an operator and also significantly shortens the time required to determine the desired information.
  • the distances of the positions of the sensors on the sensor field need not be the same. It is only important that the distances are known in principle, because the knowledge of these distances is required for the calculation of various information described below.
  • the image with the positions of the sensors of the sensor field can be displayed on a display device for an operator.
  • the image is evaluated in such a way that the known distances of all sensors which are assigned to emitted light beams, but which are influenced by the object, in the image in the direction of movement of the Object summed up.
  • the thus determined actual penetration depth can then be compared with a predetermined desired penetration depth. If the actual penetration depth deviates from the desired penetration depth, a correction of the end position of the object can take place, preferably automatically, until the actual position coincides with the desired position.
  • an error message can also be generated and displayed on the display device if the actual deviates from the desired penetration depth.
  • the actual penetration depth for different areas of the object can be determined individually by evaluating the image of the sensor field. These individual actual penetration depths can then be compared with assigned individual desired penetration depths for the different regions of the object. If, for individual areas of the object, the individual actual penetration depth coincides with the individual desired penetration depth, while this does not apply to other areas of the object, then conclusions can be drawn about a partial wear of the other areas of the object.
  • Wear is then represented by the magnitude of the difference between the individual actual penetration depth and the individual target penetration depth of the other regions of the object.
  • the determined difference between the desired penetration depth and the actual penetration depth relative to the entire object or the degree of wear of the other regions of the object can be stored as an offset value.
  • the offset value can then be taken into account automatically and thus the object can be positioned immediately immediately.
  • the evaluation of the image according to the invention also offers the possibility of determining the speed with which the object penetrates into the spatial area spanned by the light beam. This is done according to the invention by the following steps: measuring the path length that covers the object when it enters the space area by adding up the known distances of all positions of the sensors of the sensor array in the image, which are assigned to the emitted, but affected by the retracted object light beams, in the direction of movement of the object during a certain time interval, and determining the speed by dividing the path length by the time interval.
  • the evaluation of the image also offers the possibility of determining the contour of the object according to claim 9.
  • the method according to the invention can provide that the light rays emitted by the light source, insofar as they are not interrupted by the object, are deflected by means of a reflector, before they hit the receiving facility.
  • the object may be, for example, a side guide on a
  • Transport path for example, act on a roller table for a slab.
  • the light source is then to be installed so that the light rays are perpendicular to the direction of movement of the side guide, and that the side guide as they move in the split of the light beam of the light beams
  • the object of the invention is further by the surveying system according to claim 14 and a casting or rolling plant according to claim 20 with the
  • Figure 2 is an image of the sensors of the sensor field without influence of the object
  • FIG. 3 an image of the sensors of the sensor field with influence of the object
  • Receiving device are deflected; an alternative embodiment of the application of the method and the surveying system according to the invention in a rolling mill; and a further alternative embodiment for the application of the method according to the invention and the measuring system according to the invention in a rolling mill
  • FIG. 1 shows a rolling plant for rolling a casting strand or a split casting strand in the form of a slab (not shown). Before rolling, the
  • G thinkstrang first heated in an oven 310 to the required rolling temperature. Optionally, it is then trimmed to a desired length with the aid of scissors 320, which is typically selected with respect to a later desired waist length.
  • the cast strand is then with the help of the finishing stands F1 - F6 to a Finished metal strip of the desired thickness.
  • the metal strip is finally wound on a coiler 330 into a bundle.
  • the surveying system 100 is installed in said rolling mill 300.
  • at least one light source 1 10 is provided in front of the reel device 330 for emitting parallel light beams against the transport direction R of the cast strand in the direction of a
  • the light source may be a single
  • Act light source whose beam with the aid of optical aids, eg. B. lenses is expanded into a bundle preferably discrete parallel light beams.
  • the light source also consist of a plurality of individual light sources, for example, each individual light beam is generated by an individual light source.
  • the light source is preferably a laser light source which emits light beams that are already parallel in nature.
  • the receiving device 120 is arranged in FIG. 1 by way of example behind the furnace 310.
  • the receiving device 120 has a sensor field with a plurality of sensors, wherein the sensors are used to receive at least part of the light beams emitted by the light source.
  • Figures 2 and 3 show examples of images 122 of such sensor arrays.
  • the distances of the individual sensors 130 of the sensor field are denoted by d ,, d j by way of example. These distances of the sensors in the image may be the same size, but this need not be the case. Rather, it is important that the respective
  • the image 122 may be visualized on a display 160 for an operator.
  • the receiving device is associated with an evaluation device 140 in order to image the image 122 with respect to z.
  • the penetration depth s of an object determine the speed and / or the contour of the object in the space area spanned by the light beam of the light beams.
  • the transmission of the data of the image to the display device 160 can be done by cable or wirelessly. All electronic devices of the
  • Receiving device 120 and the evaluation device 140 can by means of a measuring system own electrical energy source, eg. B. a battery or an accumulator can be supplied with electrical energy.
  • a measuring system own electrical energy source eg. B. a battery or an accumulator can be supplied with electrical energy.
  • FIGS. 2 and 3 are formed two-dimensionally. In principle, you can also be formed only one-dimensional, in which case only one example, horizontal or vertical line of point-shaped sensors is provided.
  • the light beams 130 emitted by the light source 110 are emitted directly onto the receiving device 120 and received by the latter.
  • Fig. 5 shows a further alternative embodiment of the surveying system for installation in the rolling mill. Specifically form here the light source 1 10 and the
  • Receiving device 120 preferably a structural unit; in particular, they are almost at the same location, here by way of example - as seen in the transport direction R of the slab - positioned in front of the reel device. At the other end of the
  • the reflector means 180 is arranged to reflect the light emitted from the light source 1 10 light beams back to the receiving device 120, as far as the light beams are not interrupted by the object, such as the side guide.
  • the receiving device 120 also serves to receive the optionally reflected by the side guide light beams, as described below. Also in this embodiment, the receiving means 120, the display device 160 for the image 122 of the sensor array, the
  • FIG. 6 shows a further alternative embodiment of the surveying system for installation in the rolling mill.
  • the embodiment of FIG. 6 differs from the embodiment of FIG. 5 only in that the reflector device 180 is completely eliminated. This has the consequence that the emitted from the light source 1 10th
  • Light source 1 10 emitted light beams, which are influenced by the object 200 or reflected. Otherwise, the statements made for the exemplary embodiment according to FIG. 5 apply analogously to the exemplary embodiment according to FIG. 6.
  • the described surveying system 100 is installed in the casting or rolling plant before being used and calibrated there.
  • the calibration means in this context first the fine adjustment or fine positioning of the light source, the receiving device and optionally the reflector device by means of associated adjusting elements so that they are optimally aligned with each other and can work together.
  • the side guide 200 is then retracted transversely to the propagation direction of the light beams 130 in the space area spanned by the light beams (arrow direction in FIG. 3), so that at least some of the emitted light beams travel on their way the receiving device 120 are interrupted by the side guide 200.
  • the light beams incident there are absorbed or deflected away from the receiving device.
  • the receiving device then receives the side guidance influenced
  • the receiving device 120 generates the image 122, on the one hand, with the positions of the sensors of the sensor field, which receive the light beams emitted and not influenced by the lateral guidance. These are indicated in Figure 3 by the sensors 130. On the other hand, in the image 122, the positions 132 of the sensors of the sensor array are shown, which the
  • Receiving device have been deflected away, or they receive the from the
  • Positions 130 of the sensors which receive the light beams without interference by the side guide, and the positions of the sensors, which
  • Page guide are clearly distinguished in the image 122, as shown in Fig. 3.
  • the shadow 220 or the outline of the lateral guides can be represented in the image, as also shown in FIG.
  • the outline of the side guide is represented by the boundary between the two positions 130 and 132.
  • Evaluation device 140 evaluated with regard to various aspects.
  • the evaluation device 140 is formed, the image with respect to the actual penetration depth s of the object 200 and the side guides in the of the
  • the accuracy or the resolution with which the penetration depth s can be determined depends on the density or the distances of the sensors in the sensor field or in the image 122. In FIGS. 2 and 3, the density of the sensors is quite low held in such a way as not to affect the clarity; In practice, it is possible to select the distances d 1, d j as very small, for example in the mycorrhea or millimeter range, and the sought-in penetration depth s can be calculated correspondingly precisely or with high resolution.
  • the penetration depth s determined by evaluating the image 122 is the so-called actual penetration depth s.
  • the inventive method can provide that this actual penetration depth is compared with a predetermined desired penetration depth, said desired penetration depth represents a desired position for the object 200 and the side guide, for example, in a casting or rolling plant.
  • a detected deviation of the actual and the desired penetration depth usually means that the target position is not approached correctly, and accordingly, an actuator 210, which is used to position the side guides 200 to reposition or calibrate.
  • the actuator 210 is set such that the object again reaches its predetermined desired position, ie the adjustment of the actuator takes place until the actual coincides with the desired position.
  • the initial detected deviation of the actual from the desired penetration depth can also be stored as an offset value in a control for the actuator, so that it can be considered regularly for future activations of the actuator.
  • the offset value can also be used to generate an error message that can be displayed on the display device 160, for example.
  • the determination of the actual penetration depth can be made for different areas 202, 204 of the object; see Fig. 3, individually or separately done by the image 122 is evaluated by means of the evaluation device 140 accordingly. Specifically, individual actual penetration depths can be determined for the different regions 202, 204 and compared with assigned individual nominal penetration depths for the different regions. If then for individual areas of the object, for. B. for the area 202 in Figure 3 is determined that the individual actual penetration depth coincides with the individual target penetration depth, but on the other hand for the area 204 simultaneously determined that the individually determined for this area actual penetration depth does not match the assigned matches individual target penetration depth, this can be inferred to a partial wear of the area 204 of the object.
  • the severity of the wear then corresponds to the difference between the individual actual penetration depth and the individual desired penetration depth in this region 204.
  • the region 204 is in the embodiment shown in FIG. 3, in which the object 200 is the lateral guide on the Transport path of a cast strand, typically directly in contact with the cast strand;
  • the regions 202 typically are not subject to wear because they are not in contact with the casting strand.
  • the actuator 140 is then adjusted such that the difference between the actual penetration depth and the desired penetration depth in the region 204 of the object 200 becomes zero because, as stated, this range is relevant to the actual guidance of the casting strand is.
  • Part of the object can, as described, be determined by evaluating the image. The difference or the strength of the wear then becomes
  • Possibility to determine the speed with which the object or the lateral guide 200 penetrates in the space area spanned by the light beams For this purpose, a path length traveled by the object 200 as it enters the space area is measured by summing the known distances of all the sensors in the sensor field in the direction of movement of the object during a particular time interval that reflects the light beam affected or unaffected by the object assigned. To determine the speed, the measured path length is then divided by the measured time interval. The path length can be the entire penetration depth or a partial length thereof.
  • the evaluation of the image also enables the determination of the contour of the object, which penetrates into the space area spanned by the light beams.
  • the contour 230 corresponds to the boundary between the positions 130 of the sensors, which are the light rays not influenced by the object

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Vermessungssystem zum Vermessen eines bewegbaren Objektes, beispielsweise einer Seitenführung am Transportweg eines Gießstrangs in einer hüttentechnischen Anlage. Das System weist mindestens eine Lichtquelle (110) zum Aussenden von parallelen Lichtstrahlen (130) sowie eine Empfangseinrichtung (120) mit einem Sensorfeld zum Empfangen der Lichtstrahlen auf. Eine Auswerteeinrichtung dient zum Auswerten der von dem Sensorfeld empfangenen Lichtstrahlen. Um die Auswertung einfacher und schneller realisieren zu können, ist die Empfangseinrichtung ausgebildet zum Generieren eines Abbildes des Sensorfeldes mit den Positionen der Sensoren des Sensorfeldes, welche den von dem Objekt nicht beeinflussten Lichtstrahlen zugeordnet sind, und mit den Positionen der Sensoren des Sensorfeldes, welche den ausgesendeten, aber von dem Objekt beeinflussten Lichtstrahlen zugeordnet sind. Die Abstände zwischen den einzelnen Sensoren sind aufgrund der bekannten Auflösung des Sensorfeldes ebenfalls bekannt. Die Auswerteeinrichtung ist ausgebildet, das Abbild auszuwerten im Hinblick auf die Eindringtiefe des Objektes in den von den Lichtstrahlen aufgespannten Raumbereich, die Geschwindigkeit und/oder die Kontur des Objektes (200).

Description

Verfahren und Vermessungssystem zum Vermessen eines bewegbaren Objektes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Vermessungssystem zum Vermessen eines bewegbaren Objektes, beispielsweise eine Seitenführung für Gießstränge in einer hüttentechnischen Gieß- oder Walzanlage. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine solche Gieß- oder Walzanlage.
Lasergestützte Verfahren und Systeme zur Vermessung von Objekten, beispielsweise Walzen oder Seitenführungen in hüttentechnischen Anlagen sind im Stand der Technik grundsätzlich bekannt, so zum Beispiel aus der US-Patentanmeldung US 2005/0057743 A1 oder der koreanischen Patentanmeldung KR 10 2004 0045566.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 201 1 078 623 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Lage einer Walze in einem Walzwerk. Die dort offenbarte Vermessungsvorrichtung verwendet eine Lichtquelle zum Aussenden eines Lichtbündels in Form eines kollimierten Lichtstrahls. Ein solcher Lichtstrahl wird benötigt, um, wenn der Lichtstrahl auf einen Spiegel an der zu vermessenen Walze auftrifft, einen definierten Bereich des Spiegels so zu bestrahlen, dass ein definierter reflektierter Lichtstrahl auf eine Empfängereinrichtung eintreffen kann. Bei der
Empfängereinrichtung handelt es sich um einen zweidimensionalen Empfänger, welcher ausgebildet ist, das empfangende Lichtbündel zweidimensional aufgelöst zu empfangen. Weiterhin ist eine Auswerteeinrichtung vorgesehen, welche das von der Empfängereinrichtung empfange Bild des Lichtbündels auswertet. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein alternatives Verfahren und alternatives Vermessungssystem zum Vermessen eines bewegbaren Objektes bereitzustellen, welches sich durch sehr einfache und zeitsparende Handhabung auszeichnet.
Diese Aufgabe wird verfahrenstechnisch durch das in Patentanspruch 1 beanspruchte Verfahren gelöst. Dieses Verfahren sieht die folgenden Schritte vor:
- Aktivieren mindestens einer Lichtquelle zum Aussenden von parallelen Lichtstrahlen, welche einen Raumbereich aufspannen; - Einfahren des Objektes mit zumindest einer Bewegungskomponente quer zu der Richtung der Lichtstrahlen in den von den Lichtstrahlen aufgespannten Raumbereich so, dass einzelne der ausgesendeten Lichtstrahlen auf ihrem Weg zu einer
Empfangseinrichtung durch das Objekt beeinflusst werden;
- Empfangen der von dem Objekt beeinflussten und/oder nicht beeinflussten
Lichtstrahlen mit Hilfe eines Sensorfeldes der Empfangseinrichtung, wobei die
Auflösung des Sensorfeldes in mindestens einer Raumrichtung quer zur Richtung der Lichtstrahlen bekannt ist;
- Generieren eines Abbildes des Sensorfeldes mit den Positionen der Sensoren des Sensorfeldes, welche den von dem Objekt nicht beeinflussten Lichtstrahlen
durchgängig zugeordnet sind, und mit den Position der Sensoren des Sensorfeldes, welche den ausgesendeten, aber von dem eingefahrenen Objekt beeinflussten Lichtstrahlen zugeordnet sind, wobei die Abstände zwischen den einzelnen Positionen der Sensoren aufgrund der bekannten Auflösung des Sensorfeldes ebenfalls bekannt sind; und
- Auswerten des Abbildes im Hinblick auf die Eindringtiefe des Objektes in den von den Lichtstrahlen aufgespannten Raumbereich, die Geschwindigkeit und/oder die Kontur des Objektes. Bei der erfindungsgemäßen Lichtquelle handelt es sich vorzugsweise um eine
Laserlichtquelle, weil eine solche Laserlichtquelle bereits von sich aus die für die Erfindung wesentliche Eigenschaft des Aussendens von parallelen Lichtstrahlen mit sich bringt. Alternativ kann die erforderliche Parallelität der Lichtstrahlen auch mit Hilfe einer geeigneten Optik, insbesondere einer Sammellinse hergestellt werden.
Der Begriff ,,., durch das Objekt beeinflusste Lichtstrahlen" meint, dass die von der Lichtquelle ausgesendeten Lichtstrahlen durch das Objekt unterbrochen und von dem Objekt entweder absorbiert, abgelenkt oder auf die Empfangseinrichtung hin reflektiert werden. Die„... durch das Objekt nicht beeinflussten Lichtstrahlen" gehen, ohne Unterbrechung durch das Objekt, eventuell nach einer Reflektion durch eine andere Einrichtung als das Objekt, von der Lichtquelle zu der Empfangseinrichtung. Bei den Sensoren des Sensorfeldes, welche den ausgesendeten, aber von dem Objekt beeinflussten Lichtstrahlen zugeordnet sind, handelt es sich um jene
Sensoren, die entweder keine der ausgesendeten Lichtstrahlen empfangen, weil die Lichtstrahlen durch das Objekt absorbiert oder von der Empfangseinrichtung weg abgelenkt wurden, oder welche jene der ausgesendeten Lichtstrahlen empfangen, die durch das Objekt reflektiert werden.
Die Auflösung des Sensorfeldes wird durch die bekannten Abstände der Sensoren des Sensorfeldes repräsentiert.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet den Vorteil, dass sich alle gewünschten Informationen zur Vermessung des Objektes in einfacher Weise durch Auswerten des Abbildes ermitteln lassen. Die Auswertung des Abbildes kann vorzugsweise voll- oder halbautomatisch erfolgen, was die Anwendung des Verfahrens für eine Bedienperson vorteilhafterweise deutlich vereinfacht und auch die benötigte Zeit zur Ermittlung der gewünschten Informationen deutlich verkürzt.
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel müssen die Abstände der Positionen der Sensoren auf dem Sensorfeld keineswegs gleich sein. Wichtig ist nur, dass die Abstände überhaupt grundsätzlich bekannt sind, denn die Kenntnis dieser Abstände ist erforderlich für die weiter unten beschriebene Berechnung diverser Informationen.
Das Abbild mit den Positionen der Sensoren des Sensorfeldes kann auf einer Anzeigeeinrichtung für eine Bedienperson angezeigt werden.
Zur Ermittlung der Ist-Eindringtiefe des Objektes in den von dem Lichtbündel der Lichtstrahlen aufgespannten Raumbereich wird das Abbild dergestalt ausgewertet, dass die bekannten Abstände aller Sensoren, welche ausgesendeten, aber von dem Objekt beeinflussten Lichtstrahlen zugeordnet sind, in dem Abbild in Richtung der Bewegung des Objektes aufsummiert werden. Die so ermittelte Ist-Eindringtiefe kann dann mit einer vorgegebenen Soll-Eindringtiefe verglichen werden. Wenn die Ist-Eindringtiefe von der Soll-Eindringtiefe abweicht, kann, vorzugsweise automatisch, eine Korrektur der Endposition des Objektes erfolgen, bis die Ist- mit der Soll-Position übereinstimmt. Vorzugsweise kann auch eine Fehlermeldung generiert und auf der Anzeigeeinrichtung angezeigt werden, wenn die Ist- von der Soll-Eindringtiefe abweicht.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann die Ist- Eindringtiefe für unterschiedliche Bereiche des Objektes durch Auswerten des Abbildes des Sensorfeldes individuell ermittelt werden. Diese individuellen Ist- Eindringtiefen können dann mit zugeordneten individuellen Soll-Eindringtiefen für die unterschiedlichen Bereiche des Objektes verglichen werden. Wenn dann für einzelne Bereiche des Objektes die individuelle Ist-Eindringtiefe mit der individuellen Soll- Eindringtiefe übereinstimmt, während dies für andere Bereiche des Objektes nicht zutrifft, dann kann aus diesem Sachverhalt auf einen partiellen Verschleiß der anderen Bereiche des Objektes zurückgeschlossen werden. Die Stärke des
Verschleißes wird dann durch die Größe der Differenz zwischen der individuellen Ist- Eindringtiefe und der individuellen Soll-Eindringtiefe der anderen Bereiche des Objektes repräsentiert.
Die ermittelte Differenz zwischen der Soll-Eindringtiefe und der Ist-Eindringtiefe bezogen auf das gesamte Objekt oder die Stärke des Verschleißes der anderen Bereiche des Objektes kann als Offset-Wert gespeichert werden. Bei zukünftigen Positionierungen des Objektes kann dann der Offset-Wert automatisch berücksichtigt und so das Objekt sofort exakt positioniert werden.
Neben der Möglichkeit zur Berechnung der Eindringtiefe des Objektes in den von den Lichtstrahlen aufgespannten Raumbereich bietet die erfindungsgemäße Auswertung des Abbildes auch die Möglichkeit, die Geschwindigkeit zu ermitteln, mit welcher das Objekt in den von dem Lichtbündel aufgespannten Raumbereich eindringt. Dies erfolgt erfindungsgemäß durch folgende Schritte: Messen der Weglänge, die das Objekt bei seinem Eintritt in den Raumbereich zurücklegt durch Aufsummieren der bekannten Abstände aller Positionen der Sensoren des Sensorfeldes in dem Abbild, welche den ausgesendeten, aber von dem eingefahrenen Objekt beeinflussten Lichtstrahlen zugeordnet sind, in Richtung der Bewegung des Objektes während eines bestimmten Zeitintervalls, und Ermitteln der Geschwindigkeit durch Division der Weglänge durch das Zeitintervall.
Weiterhin bietet die Auswertung des Abbildes auch die Möglichkeit, die Kontur des Objektes zu ermitteln gemäß Anspruch 9. Das erfindungsgemäße Verfahren kann vorsehen, dass die von der Lichtquelle ausgesendeten Lichtstrahlen, soweit sie nicht von dem Objekt unterbrochen werden, mit Hilfe eines Reflektors umgelenkt werden, bevor sie auf die Empfangseinrichtung treffen. Bei dem Objekt kann es sich beispielsweise um eine Seitenführung an einem
Transportweg, beispielsweise an einem Rollgang für eine Bramme handeln. Die Lichtquelle ist dann derart zu installieren, dass die Lichtstrahlen senkrecht zu der Bewegungsrichtung der Seitenführung verlaufen, und dass die Seitenführung bei ihrer Bewegung in den von dem Lichtbündel der Lichtstrahlen aufgespaltenen
Raumbereich einfährt.
Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch das Vermessungssystem nach Anspruch 14 sowie eine Gieß- oder Walzanlage nach Anspruch 20 mit dem
erfindungsgemäßen Vermessungssystem gelöst. Die Vorteile dieses
Vermessungssystems und der beanspruchten Gieß- oder Walzanlage entsprechen den oben unter Bezugnahme auf das beanspruchte Verfahren genannten Vorteilen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und des Vermessungssystems sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Der Beschreibung sind sechs Figuren beigefügt, wobei Figur 1 ein Ausführungsbeispiel zur Anwendung des erfindungsgemäßen
Verfahrens und des erfindungsgemäßen Vermessungssystems in einem Walzwerk;
Figur 2 ein Abbild der Sensoren des Sensorfeldes ohne Einfluss des Objektes; ;
Figur 3 ein Abbild der Sensoren des Sensorfeldes mit Einfluss des Objektes;
Figur 4 Walzanlage mit erfindungsgemäßem Vermessungssystem, wobei die
Lichtstrahlen mit Hilfe einer Reflektoreinrichtung auf die
Empfangseinrichtung umgelenkt werden; ein alternatives Ausführungsbeispiel zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und des erfindungsgemäßen Vermessungssystems in einem Walzwerk; und ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und des erfindungsgemäßen Vermessungssystems in einem Walzwerk
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die genannten Figuren 1 bis 6 in Form von einem Ausführungsbeispiel detailliert beschrieben. In allen Figuren sind gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Figur 1 zeigt eine Walzanlage zum Walzen eines Gießstrangs bzw. eines geteilten Gießstrangs in Form einer Bramme (nicht gezeigt). Vor dem Walzen wird der
Gießstrang zunächst in einem Ofen 310 auf die notwendige Walztemperatur erwärmt. Gegebenenfalls wird er dann mit Hilfe einer Schere 320 auf eine gewünschte Länge, die typischerweise im Hinblick auf eine spätere gewünschte Bundlänge gewählt wird, zugeschnitten. Der Gießstrang wird dann mit Hilfe der Fertiggerüste F1 - F6 zu einem Metallband gewünschter Dicke fertiggewalzt. Das Metallband wird schließlich auf einer Haspeleinrichtung 330 zu einem Bund aufgewickelt.
Gemäß Figur 1 ist das erfindungsgemäße Vermessungssystem 100 in die besagte Walzanlage 300 eingebaut. Konkret ist vor der Haspeleinrichtung 330 mindestens eine Lichtquelle 1 10 vorgesehen zum Aussenden von parallelen Lichtstrahlen entgegen der Transportrichtung R des Gießstrangs in Richtung hin zu einer
Empfangseinrichtung 120. Bei der Lichtquelle kann es sich um eine einzelne
Lichtquelle handeln, deren Strahl mit Hilfe optischer Hilfsmittel, z. B. Linsen zu einem Bündel vorzugsweise diskreter paralleler Lichtstrahlen aufgeweitet wird. Alternativ kann die Lichtquelle auch aus einer Vielzahl einzelner Lichtquellen bestehen, beispielsweise wird jeder einzelne Lichtstrahl durch eine individuelle Lichtquelle generiert. Vorzugsweise handelt es sich bei der Lichtquelle um eine Laserlichtquelle, die bereits von Hause aus parallele Lichtstrahlen aussendet.
Die Empfangseinrichtung 120 ist in Figur 1 beispielhaft hinter dem Ofen 310 angeordnet. Die Empfangseinrichtung 120 weist ein Sensorfeld mit einer Mehrzahl von Sensoren auf, wobei die Sensoren zum Empfangen von zumindest einem Teil der von der Lichtquelle ausgesendeten Lichtstrahlen dienen.
Die Figuren 2 und 3 zeigen Beispiele für Abbilder 122 solcher Sensorfelder. Die Abstände der einzelnen Sensoren 130 des Sensorfeldes sind beispielhaft mit d,, dj bezeichnet. Diese Abstände der Sensoren in dem Abbild können gleich groß sein, dies muss jedoch nicht der Fall sein. Wichtig ist vielmehr, dass die jeweiligen
Abstände d,, dj bekannt sind.
Das Abbild 122 kann auf einer Anzeigeeinrichtung 160 für eine Bedienperson visualisiert werden. Erfindungsgemäß ist der Empfangseinrichtung eine Auswerteeinrichtung 140 zugeordnet, um das Abbild 122 im Hinblick auf z. B. die Eindringtiefe s eines Objektes in den von dem Lichtbündel der Lichtstrahlen aufgespannten Raumbereich, die Geschwindigkeit und/oder die Kontur des Objektes zu ermitteln.
Die Übermittlung der Daten des Abbildes an die Anzeigeeinrichtung 160 kann per Kabel oder drahtlos erfolgen. Sämtliche elektronischen Einrichtungen des
Vermessungssystems 100, insbesondere die Lichtquelle 1 10, die
Empfangseinrichtung 120 und die Auswerteeinrichtung 140 können mit Hilfe einer dem Vermessungssystem eigenen elektrischen Energiequelle, z. B. einer Batterie oder einem Akkumulator mit elektrischer Energie versorgt werden.
Die in den Figuren 2 und 3 gezeigten Abbilder sind zweidimensional ausgebildet. Grundsätzlich können Sie auch lediglich eindimensional ausgebildet sein, wobei dann lediglich eine beispielsweise horizontale oder vertikale Linie von punktförmigen Sensoren vorgesehen ist.
In Figur 1 werden die von der Lichtquelle 1 10 ausgesendeten Lichtstrahlen 130 direkt auf die Empfangseinrichtung 120 ausgestrahlt und von dieser empfangen. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, die Lichtstrahlen zunächst auf eine Reflektoreinrichtung 180 hin auszustrahlen, welche in Ausbreitungsrichtung des Lichtes hinter dem zu vermessenden Objekt 200 angeordnet ist, zum Umlenken der Lichtstrahlen auf die Empfangseinrichtung 120; siehe Figur 4.
Fig. 5 zeigt eine weitere alternative Ausgestaltung des Vermessungssystems zum Einbau in die Walzanlage. Konkret bilden hier die Lichtquelle 1 10 und die
Empfangseinrichtung 120 vorzugsweise eine bauliche Einheit; insbesondere sind sie quasi am selben Ort, hier beispielhaft - in Transportrichtung R der Bramme gesehen - vor der Haspeleinrichtung, positioniert. Am anderen Ende des von dem
Vermessungssystem zu überwachenden Bereiches, hier hinter dem Ofen 310, ist die Reflektoreinrichtung 180 angeordnet, zum Reflektieren der von der Lichtquelle 1 10 ausgesendeten Lichtstrahlen auf die Empfangseinrichtung 120 zurück, soweit die Lichtstrahlen nicht durch das Objekt, beispielsweise die Seitenführung unterbrochen werden. Darüber hinaus dient die Empfangseinrichtung 120 auch zum Empfangen der gegebenenfalls von der Seitenführung reflektierten Lichtstrahlen, wie weiter unten beschrieben. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel sind der Empfangseinrichtung 120 die Anzeigeeinrichtung 160 für das Abbild 122 des Sensorfeldes, die
Auswerteeinrichtung 140 und die Energiequelle 150 zugeordnet.
Fig. 6 zeigt eine weitere alternative Ausgestaltung des Vermessungssystems zum Einbau in die Walzanlage. Die Ausgestaltung nach Fig. 6 unterscheidet sich von der Ausgestaltung nach Fig. 5 lediglich darin, dass die Reflektoreinrichtung 180 komplett entfällt. Dies hat zur Folge, dass die von der Lichtquelle 1 10 ausgesendeten
Lichtstrahlen, welche nicht durch das zu vermessende Objekt 200 beeinflusst werden, nicht wieder auf die Empfangseinrichtung 120, die bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 am selben Ort wie die Lichtquelle 1 10 angenommen wird,
zurückreflektiert und von dieser empfangen werden. Somit empfängt die
Empfangseinrichtung 120 bzw. das Sensorfeld lediglich den Teil der von der
Lichtquelle 1 10 ausgesendeten Lichtstrahlen, die von dem Objekt 200 beeinflusst bzw. reflektiert werden. Ansonsten gelten die für das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 gemachten Aussagen für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 analog.
Das beschriebene Vermessungssystem 100 wird vor seiner Verwendung in die Gieß- oder Walzanlage eingebaut und dort kalibriert. Die Kalibrierung bedeutet in diesem Zusammenhang zunächst die Feinjustierung bzw. Feinpositionierung der Lichtquelle, der Empfangseinrichtung sowie gegebenenfalls der Reflektoreinrichtung mit Hilfe von zugeordneten Stellelementen so, dass sie optimal zueinander ausgerichtet sind und zusammenwirken können.
Nach dem Einbau des Vermessungssystems 100 in die Anlage 300 und nach der Kalibrierung des Vermessungssystems ist dieses bereit zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Vermessen eines bewegbaren Objektes, gemäß Figur 1 beispielhaft einer bewegbaren Seitenführung 200 am Rande eines
Transportweges für einen Gießstrang. Das Verfahren sieht dann folgende
Schrittabfolge vor: Es wird die Lichtquelle 1 10 aktiviert zum Aussenden paralleler Lichtstrahlen 130. Die Seitenführung 200 wird dann quer zur Ausbreitungsrichtung der Lichtstrahlen 130 in den von den Lichtstrahlen aufgespannten Raumbereich eingefahren (Pfeilrichtung in Figur 3), so dass zumindest einzelne der ausgesendeten Lichtstrahlen auf ihrem Weg zu der Empfangseinrichtung 120 durch die Seitenführung 200 unterbrochen werden. Je nach Gestaltung der Oberfläche der Seitenführung werden die dort auftreffenden Lichtstrahlen absorbiert oder von der Empfangseinrichtung weg abgelenkt. Die Empfangseinrichtung empfängt dann die von der Seitenführung beeinflussten
Lichtstrahlen nicht; dieser Fall ist in Fig. 1 dargestellt. Alternativ können die
Lichtstrahlen, bei geeigneter Oberfläche der Seitenführung, auch von dieser zu der Empfangseinrichtung reflektiert und von der Empfangseinrichtung empfangen werden; dieser Fall ist in Fig. 5 dargestellt.
In beiden Fällen generiert die Empfangseinrichtung 120 das Abbild 122 zum einen mit den Positionen der Sensoren des Sensorfeldes, welche die ausgesendeten und nicht von der Seitenführung beeinflussten Lichtstrahlen empfangen. Diese sind in Figur 3 durch die Sensoren 130 angedeutet. Zum anderen werden in dem Abbild 122 auch die Positionen 132 der Sensoren des Sensorfeldes dargestellt, welche den
ausgesendeten, aber durch das Objekt 200 bzw. die Seitenführungen beeinflussten Lichtstrahlen zugeordnet sind, dargestellt. Diese Sensoren an den Positionen 132 empfangen entweder keine der ausgesendeten Lichtstrahlen, weil die Lichtstrahlen beispielsweise von der Oberfläche der Seitenführung absorbiert oder von der
Empfangseinrichtung weg abgelenkt wurden, oder sie empfangen die von der
Seitenführung auf die Empfangseinrichtung hin reflektierten Lichtstrahlen. Die
Positionen 130 der Sensoren, welche die Lichtstrahlen ohne Störung durch die Seitenführung empfangen, und die Positionen der Sensoren, welche die
ausgesendeten Lichtstrahlen entweder nicht oder nach Reflektion an der
Seitenführung empfangen, werden in dem Abbild 122 anschaulich unterschieden, wie in Fig. 3 gezeigt. Alternativ oder zusätzlich zu den einzelnen Positionen der Sensoren kann auch (nur) der Schatten 220 oder der Umriss der Seitenführungen in dem Abbild dargestellt sein, wie dies in Figur 3 ebenfalls gezeigt ist. Der Umriss der Seitenführung wird repräsentiert durch den Grenzverlauf zwischen den beiden Positionen 130 und 132.
Das so generierte Abbild 122 wird nachfolgend von der erfindungsgemäßen
Auswerteeinrichtung 140 im Hinblick auf verschiedene Aspekte ausgewertet.
Zum einen ist die Auswerteeinrichtung 140 ausgebildet, das Abbild im Hinblick auf die Ist-Eindringtiefe s des Objektes 200 bzw. der Seitenführungen in den von dem
Lichtbündel der Lichtstrahlen aufgespannten Raumbereich zu ermitteln. Die Ermittlung erfolgt konkret durch Aufsummierung der bekannten Abstände d,, dj aller
ausgesendeten, aber nicht empfangenen Lichtstrahlen in Richtung der Bewegung der Seitenführungen in dem Abbild. Diese Bewegungsrichtung ist in Figur 3 durch den dort gezeigten Pfeil nach links angedeutet. Die Genauigkeit bzw. die Auflösung, mit welcher die Eindringtiefe s ermittelt werden kann, hängt ab von der Dichte bzw. der Abstände der Sensoren in dem Sensorfeld bzw. in dem Abbild 122. In den Figuren 2 und 3 ist die Dichte der Sensoren recht gering gehalten, um die Anschaulichkeit nicht zu beeinträchtigen; in der Praxis ist es möglich, die Abstände d,, dj sehr gering, beispielsweise im Mykro- oder Millimeterbereich zu wählen, und dementsprechend genau bzw. hochauflösend kann die gesuchte Eindringtiefe s berechnet werden.
Bei der durch Auswerten des Abbildes 122 ermittelten Eindringtiefe s handelt es sich um die sogenannte Ist-Eindringtiefe s. Das erfindungsgemäße Verfahren kann vorsehen, dass diese Ist-Eindringtiefe mit einer vorgegebenen Soll-Eindringtiefe verglichen wird, wobei diese Soll-Eindringtiefe eine Soll-Position für das Objekt 200 bzw. die Seitenführung beispielsweise in einer Gieß- oder Walzanlage repräsentiert. Eine festgestellte Abweichung der Ist- von der Soll-Eindringtiefe bedeutet in der Regel, dass die Soll-Position nicht korrekt angefahren wird, und dementsprechend ist ein Aktuator 210, der zur Positionierung der Seitenführungen 200 verwendet wird, neu zu positionieren bzw. zu kalibrieren. Im Rahmen der Kalibrierung, die vorzugsweise auch automatisch erfolgen kann, wird der Aktuator 210 derart eingestellt, dass das Objekt wieder seine vorgegebene Soll-Position erreicht, d. h. die Justierung des Aktuators erfolgt soweit, bis die Ist- mit der Soll-Position übereinstimmt. Die anfänglich detektierte Abweichung der Ist- von der Soll-Eindringtiefe kann auch als Offset-Wert in einer Steuerung für den Aktuator hinterlegt werden, so dass sie auch für zukünftige Aktivierungen des Aktuators regelmäßig berücksichtigt werden kann. Der Offset-Wert kann auch zur Generierung einer Fehlermeldung dienen, die beispielsweise auf der Anzeigeeinrichtung 160 angezeigt werden kann.
Die Ermittlung der Ist-Eindringtiefe kann für unterschiedliche Bereiche 202, 204 des Objektes; siehe Fig. 3, individuell bzw. getrennt erfolgen, indem das Abbild 122 mit Hilfe der Auswerteeinrichtung 140 entsprechend ausgewertet wird. Konkret können für die unterschiedlichen Bereiche 202, 204 individuelle Ist-Eindringtiefen ermittelt und mit zugeordneten individuellen Soll-Eindringtiefen für die unterschiedlichen Bereiche verglichen werden. Wenn dann für einzelne Bereiche des Objektes, z. B. für den Bereich 202 in Figur 3 festgestellt wird, dass die individuelle Ist-Eindringtiefe mit der individuellen Soll-Eindringtiefe übereinstimmt, aber andererseits für den Bereich 204 gleichzeitig festgestellt wird, dass die für diesen Bereich individuell ermittelte Ist- Eindringtiefe nicht mit der zugeordneten individuellen Soll-Eindringtiefe übereinstimmt, so lässt dies auf einen partiellen Verschleiß des Bereiches 204 des Objektes rückschließen. Die Stärke des Verschleißes entspricht dann der Differenz zwischen der individuellen Ist-Eindringtiefe und der individuellen Soll-Eindringtiefe in diesem Bereich 204. Der Bereich 204 ist bei dem in Figur 3 gezeigten Ausführungsbeispiel, bei dem es sich bei dem Objekt 200 um die Seitenführung an dem Transportweg eines Gießstrangs handelt, typischerweise direkt mit dem Gießstrang in Kontakt;
daraus resultiert der Verschleiß. Demgegenüber unterliegen die Bereiche 202 typischerweise keinem Verschleiß, weil diese nicht in Kontakt mit dem Gießstrang sind. Bei dem beschriebenen Beispiel wird dann der Aktuator 140 derart eingestellt, dass die Differenz zwischen der Ist-Eindringtiefe und der Soll-Eindringtiefe in dem Bereich 204 des Objektes 200 zu Null wird, weil, wie gesagt, dieser Bereich für die tatsächliche Führung des Gießstrangs relevant ist. Dagegen wird dann in diesem Fall eine Abweichung der Ist- von der Soll-Eindringtiefe für die Bereiche 202 der
Seitenführung billigend in Kauf genommen, weil diese Abweichung für den
beabsichtigten Zweck, nämlich die präzise Führung des Gießstrangs irrelevant ist. Die Differenz zwischen der Soll-Eindringtiefe und der Ist-Eindringtiefe bezogen auf das gesamte Objekt oder die Stärke des Verschleißes eines bestimmten
Teilbereiches des Objektes kann, wie beschrieben, durch Auswertung des Abbildes ermittelt werden. Die Differenz bzw. die Stärke des Verschleißes wird dann
vorzugsweise als Offset-Wert in der den Aktuatoren zugeordneten Steuerung gespeichert, um bei vorzugsweise automatischen neuen Positionierungsvorgängen in Zukunft automatisch berücksichtigt werden zu können.
Ungeachtet der Möglichkeit zur Ermittlung der Ist-Eindringtiefe ermöglicht die
Auswertung des Abbildes 122 durch die Auswerteeinrichtung 140 auch die
Möglichkeit zur Ermittlung der Geschwindigkeit, mit welcher das Objekt bzw. die Seitenführung 200 in dem von den Lichtstrahlen aufgespannten Raumbereich eindringt. Dazu wird eine Weglänge, die das Objekt 200 bei seinem Eintritt in den Raumbereich zurücklegt, gemessen durch Aufsummieren der bekannten Abstände aller Sensoren in dem Sensorfeld in Richtung der Bewegung des Objektes während eines bestimmten Zeitintervalls ermittelt, die den von dem Objekt beeinflussten oder nicht beeinflussten Lichtstrahlten zugeordnet sind. Zur Ermittlung der Geschwindigkeit wird dann die gemessene Weglänge durch das gemessene Zeitintervall dividiert. Bei der Weglänge kann es sich um die gesamte Eindringtiefe oder eine Teillänge davon handeln.
Weiterhin ermöglicht die Auswertung des Abbildes auch die Ermittlung der Kontur des Objektes, welches in den durch die Lichtstrahlen aufgespannten Raumbereich eindringt. Die Kontur 230 entspricht dem Grenzverlauf zwischen den Positionen 130 der Sensoren, welche die von dem Objekt nicht beeinflussten Lichtstrahlen
empfangen, und den Positionen 132 der Sensoren, welche den von dem Objekt beeinflussten Lichtstrahlen zugeordnet sind, wie dies in Figur 3 ersichtlich ist. Bezugszeichenliste
100 Vermessungssystem
1 10 Lichtquelle
120 Empfangseinrichtung
122 Abbild des Sensorfeldes
130 Sensor
131 Lichtstrahl
132 Position von nicht empfangenem Lichtstrahl oder von empfangenen reflektierten Lichtstrahlen
140 Auswerteeinrichtung
150 Energiequelle
160 Anzeigeeinrichtung
180 Reflektoreinrichtung
200 bewegbares Objekt, beispielsweise Seitenführung
202 Bereich des unverschlissenen Objektes
204 Bereich des verschlissenen Objektes
210 Aktuator
220 Schatten/Umriss der Seitenführung
230 Kontur
300 Walzanlage
310 Ofen
320 Schere
330 Haspeleinrichtung d. Abstand
dj Abstand
s Eindringtiefe
R Transportrichtung des Gießstrangs

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Vermessen eines bewegbaren Objektes (200) aufweisend
folgende Schritte:
- Aktivieren mindestens einer Lichtquelle (1 10) zum Aussenden von parallelen Lichtstrahlen (130), welche einen Raumbereich aufspannen;
- Einfahren des Objektes (200) mit zumindest einer Bewegungskomponente quer zu der Richtung der Lichtstrahlen in den von den Lichtstrahlen
aufgespannten Raumbereich so, dass einzelne der ausgesendeten
Lichtstrahlen auf ihrem Weg zu einer Empfangseinrichtung (120) durch das Objekt (200) beeinflusst werden;
- Empfangen der von dem Objekt beeinflussten und/oder nicht beeinflussten Lichtstrahlen mit Hilfe eines Sensorfeldes der Empfangseinrichtung (120), wobei die Auflösung des Sensorfeldes in mindestens einer Raumrichtung quer zur Richtung der Lichtstrahlen bekannt ist;
- Generieren eines Abbildes (122) des Sensorfeldes mit den Positionen der Sensoren (130) des Sensorfeldes, welche den von dem Objekt nicht beeinflussten Lichtstrahlen zugeordneten, und mit den Positionen der
Sensoren (130) des Sensorfeldes, welche den ausgesendeten, aber von dem eingefahrenen Objekt (200) beeinflussten Lichtstrahlen zugeordnet sind, wobei aufgrund der bekannten Auflösung des Sensorfeldes Abstände (d,, dj) zwischen den einzelnen Positionen der Sensoren (130) ebenfalls bekannt sind; und
- Auswerten des Abbildes im Hinblick auf die Eindringtiefe (s) des Objektes (200) in den von den Lichtstrahlen aufgespannten Raumbereich, die
Geschwindigkeit und/oder die Kontur des Objektes.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Abstände (d,, dj) der Sensoren untereinander gleich oder ungleich sind.
3. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Abbild (122) auf einer Anzeigeeinrichtung (160) für eine
Bedienperson angezeigt wird.
4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Auswertung des Abbildes (122) zur Ermittlung der Ist-Eindringtiefe (s) des Objektes (200) in den von dem Lichtbündel der Lichtstrahlen aufgespannten Raumbereich zumindest näherungsweise erfolgt durch Aufsummieren der bekannten Abstände aller Positionen der Sensoren (130) des Sensorfeldes, welche den ausgesendeten, aber von dem eingefahrenen Objekt (200) beeinflussten Lichtstrahlen zugeordnet sind, in Richtung der Bewegung des Objektes (200) in dem Abbild.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die ermittelte Ist-Eindringtiefe (s) mit einer vorgegebenen Soll- Eindringtiefe verglichen wird; und
dass - wenn die Ist-Eindringtiefe von der Soll-Eindringtiefe abweicht - eine vorzugsweise automatische Korrektur der Endposition des Objektes erfolgt bis die Ist- mit der Soll-Position übereinstimmt, und vorzugsweise auch eine Fehlermeldung generiert und auf der Anzeigeeinrichtung (160) angezeigt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Ist-Eindringtiefen für unterschiedliche Bereiche des Objektes durch
Auswerten des Abbildes individuell ermittelt und mit zugeordneten individuellen Soll-Eindringtiefen für die unterschiedlichen Bereiche des Objektes vergleichen werden; und - wenn für einzelne Bereiche des Objektes die individuelle Ist-Eindringtiefe mit der individuellen Soll-Eindringtiefe übereinstimmt und für andere Bereiche des Objektes nicht - auf einen partiellen Verschleiß der anderen Bereiche des Objektes rückgeschlossen wird,
wobei die Stärke des Verschleißes durch die Größe der Differenz zwischen der individuellen Ist-Eindringtiefe und der individuellen Soll-Eindringtiefe der anderen Bereiche des Objektes repräsentiert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Differenz zwischen der Soll-Eindringtiefe und der Ist-Eindringtiefe bezogen auf das gesamte Objekt oder die Stärke des Verschleißes der anderen
Bereiche des Objektes ermittelt und als Offset-Wert gespeichert wird zur Berücksichtigung bei zukünftigen Positionierungen des Objektes (200).
8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Auswertung des Abbildes (122) zur Ermittlung der Geschwindigkeit, mit welcher das Objekt (200) in den von den Lichtstrahlen aufgespannten
Raumbereich eindringt, erfolgt durch folgende Schritte:
Messen der Weglänge, die das Objekt bei seinem Eintritt in den Raumbereich zurücklegt, durch Aufsummieren der bekannten Abstände aller Positionen der Sensoren des Sensorfeldes, welche den ausgesendeten, aber von dem eingefahrenen Objekt (200) beeinflussten Lichtstrahlen zugeordnet sind, in Richtung der Bewegung des Objektes (200) in dem Abbild während eines bestimmten Zeitintervalls; und
Ermitteln der Geschwindigkeit durch Division der Weglänge durch das
Zeitintervall.
9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Auswertung des Abbildes (122) im Hinblick auf die Kontur des Objektes (200) erfolgt durch Ermittlung des Grenzverlaufs zwischen den Positionen der Sensoren des Sensorfeldes, welche die von dem Objekt nicht beeinflussten Lichtstrahlen zugeordnet sind, und den Positionen der Sensoren des
Sensorfeldes, welche den ausgesendeten, aber von dem eingefahrenen Objekt (200) beeinflussten Lichtstrahlen zugeordnet sind, wobei der
Grenzverlauf der Kontur des Objektes entspricht.
10. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
gekennzeichnet durch
Umlenken der von der Lichtquelle ausgesendeten Lichtstrahlen, soweit nicht von dem Objekt unterbrochen, an die Empfangseinrichtung.
1 1. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass es sich bei dem Objekt (200) um eine Seitenführung an einem
Transportweg, beispielsweise an einem Rollgang für eine Bramme in einer Gieß- oder Walzanlage handelt;
dass die Lichtquelle (110) derart installiert wird, dass die Lichtstrahlen (130) senkrecht zu der Bewegungsrichtung der Seitenführung (200) verlaufen, und dass die Seitenführung bei ihrer Bewegung in den von den Lichtstrahlen (130) aufgespannten Raumbereich eintritt.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Verfahren zur Vorbereitung der Vermessung des Objektes (200) folgende Schritte aufweist:
- Einsetzen der mindestens einen Lichtquelle (1 10) und der
Empfangseinrichtung (120) mit dem Sensorfeld sowie gegebenenfalls der Reflektoreinrichtung (180) in den Transportweg der Bramme;
- Ausrichten der mindestens einen Lichtquelle und des Sensorfeldes sowie gegebenenfalls auch der Reflektoreinrichtung derart, dass das Sensorfeld die Lichtstrahlen der Lichtquelle empfangen kann; und - Anordnen des Sensorfeldes in fester Relativposition zu der Ausgangsposition des bewegbaren Objektes derart, dass das Objekt zumindest bei Erreichen seiner Endposition zumindest teilweise innerhalb des von den Lichtstrahlen aufgespannten Raumbereiches liegt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass - wenn die ermittelte Ist-Eindringtiefe der Seitenführung (200) in den Transportweg geringer ist als die Soll-Eindringtiefe - eine Meldung generiert wird, welche vorzugsweise einen Hinweis auf eine zumindest teilweise
Abnutzung der Seitenführung und - bei Erreichen einer definierten Grenze - vorzugsweise eine Empfehlung für einen Austausch der abgenutzten
Seitenführung enthält, wenn zuvor eine Kalibrierung stattgefunden hatte.
14. Vermessungssystem (100) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche, aufweisend:
mindestens eine Lichtquelle (110) zum Aussenden von parallelen
Lichtstrahlen, welche einen Raumbereich aufspannen;
eine Empfangseinrichtung (120) mit einem Sensorfeld zum Empfangen von zumindest einem Teil der ausgesendeten Lichtstrahlen, wobei die Auflösung des Sensorfeldes in mindestens einer Raumrichtung quer zur Richtung der Lichtstrahlen bekannt ist;
eine Auswerteeinrichtung (140) zum Auswerten der von der
Empfangseinrichtung (120) empfangenen Lichtstrahlen;
dadurch gekennzeichnet, dass
die Empfangseinrichtung (120) ausgebildet ist zum Generieren eines Abbildes (122) des Sensorfeldes mit den Positionen der Sensoren des Sensorfeldes, welche den von dem Objekt nicht beeinflussten Lichtstrahlen (130) zugeordnet sind, und mit den Positionen der Sensoren des Sensorfeldes, welche den ausgesendeten, aber von dem eingefahrenen Objekt (200) beeinflussten Lichtstrahlen zugeordnet sind, wobei aufgrund der bekannten Auflösung des Sensorfeldes die Abstände (d,, dj) zwischen den einzelnen Positionen ebenfalls bekannt sind; und
- die Auswerteeinrichtung (140) ausgebildet ist, das Abbild (122) auszuwerten im Hinblick auf die Eindringtiefe (s) des Objektes in den von dem Lichtbündel der Lichtstrahlen aufgespannten Raumbereich, die Geschwindigkeit und/oder die Kontur des Objektes (200).
15. Vermessungssystem (100) nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass die mindestens eine Lichtquelle (1 10) vorzugsweise als Laserlichtquelle ausgebildet ist zum Aussenden von einem Lichtbündel von parallelen
Lichtstrahlen mit 1 -dimensionalem oder 2-dimensionalem Querschnitt.
16. Vermessungssystem (100) nach Anspruch 14 oder 15,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Vermessungssystem eine eigene elektrische Energiequelle (150), z.B. eine Batterie oder einen Akkumulator aufweist.
17. Vermessungssystem (100) nach einem der Ansprüche 14 bis 16,
gekennzeichnet durch
eine Anzeigeeinrichtung (160), welche mit der Empfangseinrichtung (120) und/oder der Auswerteeinrichtung (140) per Kabel oder per Funk zur
Datenübertragung in Verbindung steht, insbesondere zur Anzeige des
Abbildes (122).
18. Vermessungssystem (100) nach einem der Ansprüche 14 - 17,
gekennzeichnet durch
eine Reflektoreinrichtung (180), welche in Ausbreitungsrichtung der
Lichtstrahlen (130) hinter dem Objekt (200) angeordnet ist zum Umlenken der nicht durch das Objekt beeinflussten Lichtstrahlen (130) auf das Sensorfeld der Empfangseinrichtung (120).
19. Vermessungssystem (100) nach einem der Ansprüche 14 bis 18,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Lichtquelle (1 10), die Empfangseinrichtung (120) und ggf. die Reflektoreinrichtung vorzugsweise mit Hilfe von Stellelementen frei positionierbar, insbesondere feinjustierbar sind, zwecks optimaler Ausrichtung zueinander.
20. Gieß- oder Walzanlage zum Herstellen oder Bearbeiten eines Gießstranges, aufweisend einen Transportweg für den Gießstrang mit Seitenführungen am Rand des Transportweges zum Führen des Gießstrangs,
wobei die Seitenführungen mit Hilfe von Aktuatoren (210) quer zur Linie des Transportweges in diesen hinein und aus diesem heraus verfahrbar sind; gekennzeichnet durch
das Vermessungssystem nach einem der Ansprüche 14 - 19,
wobei es sich bei dem Objekt um die Seitenführungen handelt; und wobei die Lichtquelle (110) und die Empfangseinrichtung (120) sowie gegebenenfalls die Reflektoreinrichtung so ausgerichtet sind, dass sich die ausgesendeten Lichtstrahlen (130) senkrecht zur Verfahrrichtung der Seitenführungen (200) ausbreiten und dass die Seitenführungen quer in den von den Lichtstrahlen aufgespannten Raumbereich hinein verfahrbar sind.
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